纳米粒子气膜承载能力研究.pdfVIP

学兔兔 第49卷第 14期 机 械 工 程 学 报 V0l1．49 NO．14 2013年 7月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Ju1． 2O13 DoI：lO．3901／ⅥE．2013．14．051 纳米粒子气膜承载能力研究水 刁东风 ，2 杨志儒 范红艳 ，2 范 雪 (1．西安交通大学机械工程学院 西安 710049： 2．西安交通大学现代设计与转子轴承系统教育部重点实验室 西安 710049) 摘要：利用 自行研制的纳米粒子气膜承载能力测试平台，将粒径 30nin的SiO 球形纳米粒子添加到气体推力轴承中形成45 Ixm厚纳米粒子气膜，研究不同纳米粒子体积分数对气膜承载能力的增强效果与作用机理。通过测试纳米粒子添加前后气膜 承载能力和压力的变化与气膜厚度间的关系研究纳米粒子体积分数对承载能力的影响规律。结果发现，纳米粒子气膜的承载 能力随着纳米粒子体积分数的增加而逐渐增加，在纳米粒子体积分数约为0．04％时，承载能力的增加幅度最大约为20％。纳 米粒子体积分数进一步增加时承载能力增加幅度开始减小。为理解这一变化规律以及纳米粒子气膜对承载能力的增强机理， 使用考虑纳米粒子气膜中气体和粒子相互作用的流体力学方程计算纳米粒子气膜中的压力分布。通过计算结果与试验数据的 对比，验证纳米粒子体积分数对承载能力的影响规律。提出并证实纳米粒子对气膜承载能力的增强作用，纳米粒子气膜承载 能力研究结果对纳米粒子气膜润滑新型转子轴承系统的设计具有工程意义。 关键词：纳米粒子 体积分数 纳米粒子气膜 承载能力 压力 中图分类号：TH133 StudyonLoadCapacityofNanoparticles—ladenGasFilm DIAODongfeng’ YANG Zhiru’ FAN Hongyan FAN Xue’ (1．SchoolofMechanicalEngineering，Xi’allJiaotongUniversity,Xi’ai1710049； 2．KeyLaboratoryofEducationM inistryforM odem DesignandRotor-BearingSystem， Xi’anJiaotongUniversiyt,Xi’an710049) Abstract：Nanoparticlesof30llm indiameterareaddedintoagasthrustbearing，inwhichthefilm thicknessis45 m．Then，a nanopatticles-ladengasfilmwithdifferentnanopatticlesvolumefractionisformed．Theenhancementeffectofnanoparticlesongas film loadcapacityisstudiedwithaself-developedexperimentalappatautsandhtemechanism ofthisphenomenonisdiscussed．The loadcapaciyt andfilm pressurebeforenadafteraddingnanopatticles，whichvarieswithhtefilm thickness，atemeasured．The variationtendencyofloadcapaciytwithnnaopattielesvolmu efractionisderived．Itisfoundhtattheloadcapaciyt increaseswiththe increaseofnnaopattielesvolmu